Метаматериалы для развития информационных и компьютерных технологий будущего

Название проекта: Метаматериалы для развития информационных и компьютерных технологий будущего

Кластер: Ядерных технологий
Технологические тэги, ключевые слова: quantum, spin-photon interface, efficient photon collection, single photon, quantum dot, photon, LED, metamaterial
Название: Компактное устройство для генерации одиночных фотонов
Краткое описание: Разработка технологии изготовления генератора одиночных фотонов в конструктиве «чипа», основанного на использовании излучения NV- центров окраски алмаза, гиперболических метаматериалов (ГММ) и наноантенн. Продукт проекта представляет собой квантовый прибор, предназначенный для инициирования управляемого потока одиночных фотонов, который может быть использован в новом классе оптоэлектронных устройств, в том числе в оптических и квантовых компьютерах.
Преимущество технологии:

1. Увеличение производительности генератора по сравнению с аналогом на два порядка, с 105 до 107 фотонов в секунду (в перспективе до 1010), за счёт использования подложки из гиперболического метаматериала;
2. Увеличение эффективности генерации во всей полосе спектра (550-750 нм) излучения NV – цен-тров, что позволяет реализовать в пользовательских устройствах многоканальную систему передачи информации;
3. Увеличение эффективности генератора за счёт использования наноантенн, которые обеспечивают высокую эффективность возбуждения NV центров;
4. Изготовление всего комплекса генератора, включая систему возбуждения в конструктиве «чипа», что открывает возможность интеграции в новые оптоэлектронные приборы, а в перспективе в оптические и квантовые компьютеры;
5. Ожидаемое снижение цены на серийный продукт на два порядка по сравнению с прямыми анало-гами и достижение цены косвенных аналогов, имеющих технологии более низкого уровня с точки зрения эффективности;

Применения технологии: 

1. Квантовые коммуникационные технологии (квантовая криптография, квантовые и оптические компьютеры).
2. Оборудования для нанодиагностики (в частности, СЗМ).
3. Наносенсоры и нанодатчики.
4. Лазеры и другие специализированные источники света.

Детальное описание технологии: Основной задачей работ по проекту является исследование и создание источника одиночных фотонов от индивидуальных квантовых центров, обладающего следующими основными преимуществами: (1) высокая эффективность, (2) нанометровая пространственная локализация, (3) узкая направленность излучения. Список практических приложений такого источника включает технологии высокоскоростной передачи, хранения и обработки информации, а так же создание новой элементной базы оптоэлектроники.
В основе построения источника одиночных фотонов лежат следующие основные подходы:
1. Усиление локального поля излучения с помощью возбуждения плазмонных резонансов в металлических наноструктурах,
2. Управление излучением (увеличение интенсивности, направленность, спектральный состав) с помощью гиперболических метаматериалов оптического диапазона длин волн,
3. Генерация одиночных фотонов от единичных NV-центров в тонких алмазных плёнках.

Номер международной заявки: PCT/RU2015/000820
Название международной заявки: Компактное устройство для генерации одиночных фотонов
Дата подачи международной заявки: 25 ноября 2015
Краткое описание международной заявки (Реферат): Сущность решения заключается в устройстве для генерации одиночных фотонов, включающем волновод, алмазную структуру, содержащую центр окраски и сопряженную с системой накачки, отличающемся тем, что на участке внешней поверхности волновода нанесён слой метаматериала, обладающего гиперболической дисперсией, и алмазная структура расположена над слоем метаматериала.
Номер национальной заявки: RU2014148079
Название национальной заявки: Компактное устройство для генерации одиночных фотонов
Дата подачи национальной заявки: 28 ноября 2014
Краткое описание национальной заявки (Реферат): Сущность решения заключается в устройстве для генерации одиночных фотонов, включающем волновод, алмазную структуру, содержащую центр окраски и сопряженную с системой накачки, отличающемся тем, что на участке внешней поверхности волновода нанесён слой метаматериала, обладающего гиперболической дисперсией, и алмазная структура расположена над слоем метаматериала.

Организация / Компания: ООО "ФНМТ"
Страна: Россия